四川元代建筑中“大斜栿”结构体系探析

柏 呈

(西南交通大学建筑学院，四川成都610031)

四川因地理及历史因素保留下的元代及以前的建筑数量较少，但对仅存的案例木作结构体系进行研究发现了一些体现出时代性及地域性的特点，值得深入研究分析，“大斜栿”结构体系便是其中的典型代表。

1 “‘大斜栿’结构体系”释义

我国传统建筑结构多采用抬梁式、穿斗式及井干式结构，此外也存在其它类型结构的施用。本文研究的“大斜栿”结构便是一种利用三角形稳定性及杠杆式弯曲受力原理的特殊结构体系。

“大斜栿”又称“大叉手”、“大斜梁”等，为方便研究，本文统称为“大斜栿”，而相关构件组成的结构体系便称为“大斜栿”结构体系。其主要构造做法是置斜栿沿屋面跨各椽槫，再与前后铺作搭接，形成“人”字形结构。

在本文研究中发现这种结构体系在四川元代建筑中并非与抬梁与穿斗式结构体系成并列关系，而是在建筑原有结构基础上，在当心间的中心线上再增加一道“大斜栿”结构，与原有梁架构成整体结构体系。不难理解这种结构方式的出现是因为建筑本身的结构体系缺乏稳定性，不能满足受力需求而增设。

2 构造方式及构件分析

2.1 构造做法及受力特点分析

从案例中发现“大斜栿”结构体系架设在当心间屋架中心线上，未与柱产生直接联系，其主要传力方式是将斜栿所受各槫荷载及自身荷载通过铺作、蜀柱或直接传导至柱间的纵向联系构件上，再经由柱传导至地面。本文研究主要针对将槫枋荷载传至柱上，完成这一荷载传递过程中涉及的结构构件及相互搭接构成整体体系的构造方式。具体的构造做法以青龙寺大殿为例进行描述。

青龙寺大殿位于芦山县城内，为元代建筑。面阔三间15.1m，进深四间14.95m；结构形制为八架椽屋厅堂——前后乳栿用四柱。建筑的当心间尺度为7.77m，同时采用了中线上内柱减柱的方式，使得前后金柱间柱距达9.74m。

因平面柱网尺度较大，故在建筑当心间的屋架结构中心线上，置大斜栿由脊槫起始，沿屋面举折方向贯穿前后。前后斜栿相互咬合架设在顺脊串上，压于脊槫铺作下；而另一端则与前后铺作咬合，通过将斜栿构件伸出做第二层华拱，使之成为铺作的一部分，其上再置挑斡，通过挑斡承托撩檐枋及檐槫等。

斜栿与上平槫相交处，加大顺身串用料，再在顺身串的中点上设置斗拱，斗拱与斜栿咬合共同承担前后的上平槫；而与平槫相交处，则同样将斜栿置于大额或额上斗拱上，再共同承托平槫；延伸至下平槫处，则直接在斜栿上置拱承下平槫。

利用支点两端、一端按压使斜栿结构形成杠杆原理“抬”起屋顶结构，承担荷载。有效的缩短了两榀梁架间槫枋的跨度，且有效的防止建筑纵向晃动。同时“大斜栿”结构形成的“人”字形式与两侧梁架叠加形成“三角形”稳定结构体系，增强了整体结构稳定性(图1)。

图1 青龙寺大殿当心间横剖面[1]

2.2 构件研究

研究“大斜栿”结构体系中所涉及到构件包括大斜栿、铺作、顺身串或大额。大斜栿是结构体系的主要构件；而与之搭接的铺作与斜栿咬合共同承托槫；大额与顺身串则将荷载传递至柱的主要构件。

2.2.1 “大斜栿”

“斜栿”是整个体系中最重要的结构构件，因其结构作用及受力性质，故用料较大，其构件厚约为1.5～2倍材高，构件的广厚比约为1∶2～1∶3，呈扁平状，宽面平行梁架放置，这种形态及放置方式能最大地发挥构件的抗弯性能；大斜栿构件因跨度较大，若采用一根构件，则取材不易，加工困难，在实例中多用两段组合的方式形成整体“大斜栿”，如在报恩寺中前后斜栿分别通过两段构件在金柱处咬合形成整体构件。构件的形态加工较随意，其宽面形态呈不规则曲线形，这是因为屋顶的举折每架不同，更多的则是根据举折来决定其曲线的形态。构件形态粗犷自由，但在人眼易观察到的部位同样重视其装饰性，如报恩寺的斜栿在前檐尾部做类似祥云头的装饰处理。

“大斜栿”与其它相关构件的搭接方式也十分重要。“檩直接承受屋面椽望的均布荷载，并将其转化为各檩位的集中荷载，向下传递给屋架[2]”，大斜栿主要作用为承托槫枋，两则的搭接方式有两种，一是将槫枋直接嵌入斜栿内；二是在斜栿上置垫板或拱再承托槫。有时斜栿并不直接承托槫枋，而是利用铺作承托。与额及顺身串等承托斜栿构件的搭接方式多为斜栿直接放置或扣在承托构件上。而与铺作的咬合再后文铺作中重点叙述。

2.2.2 “铺作”

整个“大斜栿”结构体系中涉及到的铺作分为外檐与内檐，各自的作用及受力形式皆有不同。

外檐铺作可认为是整个结构的结束部位，与斜栿尾端咬合后，共同“抬”起檐部屋顶。铺作与斜栿的搭接方式有两种：一是斜栿后尾出头直接做华拱，压在挑斡下承撩檐枋；二是铺作挑斡后尾与斜栿相互扣接。

内檐铺作的作用主要是承托槫，如果槫直接与斜栿搭接，则不需再架设内檐铺作。在实例中发现，青龙寺大殿的当心间间距为7.77m，设置内檐铺作；报恩寺当心间间距仅6.6m，未设置内檐铺作；推测内檐铺作的设置是否与当心间间距有关。

在前面分析知道内檐铺作的主要作用是承托槫，减小槫在纵向因两榀梁架间跨度较大而带来的自身剪切力的增大，造成结构稳定性下降。减小纵向槫跨度，除了施用斜栿结构体系可将槫跨度缩小一半外，在设置纵向拱，便可再进一步缩短距离，这与外檐斜拱的施用原理相同[3]。而在设置了内檐铺作的青龙寺大殿中发现，平栿下顺身串中间设置的铺作仅沿纵向置重拱，不置横向拱；而顺脊串与大额上放置的铺作虽有横拱，但横栱要不是为承托斜栿，若无实际作用，则做成翼形拱状；进一步说明的内檐铺作设置的目的，同时也证明了“大斜栿”结构体系中内檐铺作的设置与当心间间距有关。而四川仅存两处案例采用了“大斜栿”结构体系，故无法再进一步验证猜测的准确度。

2.2.3 “大额”与“顺身(脊)串”

大额是指面阔方向因平面采用减柱或移柱的平面柱网布置，于是在柱上架设的构件，取代柱子承托其上的梁架结构，似现代建筑中结构转换层，在元代建筑中常采用。因其结构作用，故构件用料较大。而在四川元代建筑中，纵向内柱或金柱间，虽未减柱，但柱距较大，也常常架设大额，一是拉结两侧，二是承担相应的屋架结构。在“大斜栿”结构体系中，大额不仅承担斜栿构件，同时承托斗拱或蜀柱拖槫。

在《营造法式》中描述到的顺身(脊)串是纵向的拉结构件，起稳定结构的作用；几乎不承担受力，故构件的尺度一般较小。但到明清时期因节点增强，使得顺身(脊)串失去结构作用而逐渐消失[4]。但在“大斜栿”结构体系中，斜栿需架设在顺身(脊)串上，然后在承托槫，因具有了相应的结构功能，也需增大用料。例如，有的顺身(脊)串的断面尺度与脊槫相当；更有甚者如报恩寺四椽栿下的顺身串尺度更是脊槫的1.3倍，与大额尺度相当。构件形态多采用圆形或正方形。加大了构件尺度不仅承担受力，更能防止屋架纵向晃动。

3 影响其产生的因素探析

“大斜栿”结构体系的施用是因为原有结构体系不能满足结构需求，而造成这一问题的主要原因则是平面柱网尺度增大。我国传统建筑“自长方形平面逐渐占据主导地位后，屋架结构逐步发展为多缝平行梁架[2]”，但两缝梁架间的间距却保持在一定范围内才能满足结构稳定，这就导致室内空间受到限制。然而随着人们对室内空间需求的不断提高，采用减柱、移柱，或是增大柱距的平面布柱方式不断采用，这就需求更合理的结构体系来维持稳定。

四川元代建筑其当心间柱距普遍较大，体量较小的建筑其心间间距在4～5m,而中型建筑多在6～7m的区间范围内，施用斜栿结构的青龙寺与报恩寺心间柱距更是达到了7.7m和6.63m的尺度。而这种大尺度必然使得心间左右两榀梁架间各槫距离加大，使得自身剪切力也相应增加，造成构件易断裂。此外，除了增加面阔方向的柱距外，四川元代建筑多采用减去平面横向中线上的内柱来实现增大室内空间的目的，青龙寺与报恩寺横向金柱间柱距达7.8m和6.16m的距离。在这种情况下架设“大斜栿”似乎是必行之势。不仅有效缩短了纵向槫跨度，同时拉结了横向结构，分担了梁架受力，使梁架构件不至因跨度加大而加大用料。

但研究发现，“大斜栿”结构却不是解决这一问题的唯一方法。如阆中永安寺，其心间尺度与进深方向最大的柱距尺度分别达到了7.6m和6.2m，却未施用大斜栿，而是通过大额上架设蜀柱来承槫来缩短槫距，同时用局部斜向构件及增大梁架结构中构件用料解决稳固性问题。

“大斜栿”结构的施用是否与部分地区沿袭本地古法有关？还是由于与传播路径有关？关于这种结构体系的形制流变及其文化意义值得进一步探讨研究。

4 斜向构件的“灵活性”运用

在对四川元代建筑研究中发现，运用完整的“大斜栿”结构体系的案例仅两处，即芦山青龙寺与眉山报恩寺，集中在四川西南地区。但在其它案例中不难发现，斜向支撑构件的局部运用却十分常见，均是利用“三角形稳定性”与“杠杆”受力原理。分析这些构件及结构能帮助进一步理解“大斜栿”结构构造及受力特点，同时能否在一定程度上对研究“大斜栿”结构体系的形制流变及理解其文化涵义产生帮助？

4.1 斜栿

斜栿的使用除了本文研究的结构体系中，也见于其它部位。如眉山报恩寺通过将斜栿架设在五椽槫与山面外檐铺作上承托坡檐。这说明了对斜栿构件的运用非常灵活。

4.2 挑斡与下昂

“挑斡与下昂从受力上讲是承受杠杆式弯曲力[5]”。其运用在四川元代建筑中十分常见，如芦山平襄楼上、下层外檐铺作做挑斡承受上一架槫；而在阆中永安寺外檐铺作中，后檐铺作置下昂延伸至乳栿下，前檐则将下昂后尾延伸到三椽栿下以承托檐槫及橑檐枋。

4.3 叉手

叉手的主要作用是增强铺作与槫节点的稳定性，但随着节点处的加强而逐渐消失，但在清代的民居建筑中仍然采用，而结构作用则演变为通过叉手承托蜀柱，形成三角形结构来增强稳定性[4]。

在四川元代建筑中施用叉手同样是利用叉手与蜀柱形成三角形结构来增强稳定性，如峨眉大庙飞来殿。

以上三种构件的运用似“大斜栿”结构体系的局部性运用，说明在同时期，四川境内不同地域对相关构件及结构体系的作用及受力特点已经充分掌握，且能够实现，但使用却有限，说明“大斜栿”结构体系在当时并不是一种普遍采用的方法。

5 结束语

有学者认为，中国传统建筑结构体系是由原始社会中的“大叉手”结构逐步向规范的抬梁式结构体系的转换，叉手构件本身也由整体到断裂后分段使用。从原始社会的绑扎屋架结构，到商周宫殿中沿用屋架构造方式[2]，再到唐代直接用叉手拖脊槫的构造方法，金元时期对斜栿、叉手等斜向构件的灵活性使用，其后苏北地区采用的“金”字结构，以及近代陕西山西施用的“顺水”构件。都说明了“大叉手”因其本身的结构合理性，经不断变异革新而始终活跃在历史舞台上。而四川地区的“大斜栿”结构体系及局部性的运用正是处在这一结构演变的过渡时期。

“大斜栿”结构体系是为解决平面柱网布置所带来的结构性问题而采用的方法；它利用三角稳定性与杠杆原理有效的解决了问题；从整体构造法到构件的加工与施用体现了结构的合理性原则。

[1] 王书林.四川宋元时期的汉式佛教建筑[D].北京大学，2009

[2] 李新建 ,李岚.苏北金字梁架及其文化意义[J].建筑师，2005，(115)

[3] 沈津之.斜拱演变及普拍枋的作用[J].自然科学史研究,1995,14(2)

[4] 潘谷西.营造法式解读[M].东南大学出版社， 2005

[5] 张十庆.南方上昂与挑翰做法探析[C]//建筑史论文集(第16辑),2002